Полибутилен - Polybutylene

Полибутилен
Полибутен-1.svg
Имена
Другие имена
полибутен-1, поли (1-бутен), ПБ-1
Идентификаторы
ChemSpider
  • никто
ECHA InfoCard100.111.056 Отредактируйте это в Викиданных
Характеристики
(C4ЧАС8)п
Плотность0,95 г / см3[1]
Температура плавления 135 ° С (275 ° F, 408 К)[1]
Родственные соединения
Родственные соединения
1-бутен (мономер)
Если не указано иное, данные для материалов приведены в их стандартное состояние (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
☒N проверять (что проверитьY☒N ?)
Ссылки на инфобоксы

Полибутилен (полибутен-1, поли (1-бутен), ПБ-1) это полиолефин или насыщенный полимер с химической формулой (C4ЧАС8)п. Не следует путать с полибутен, с низкой молекулярной массой олигомер.

Полибутилен производит полимеризация из 1-бутен с использованием поддерживаемых Катализаторы Циглера – Натта. ПБ-1 - высокомолекулярный, линейный, изотактический, и полукристаллический полимер. ПБ-1 сочетает в себе типичные характеристики обычных полиолефины с определенными свойствами технических полимеров.

ПБ-1 при применении в чистом или усиленном виде смола, может заменить такие материалы, как металл, резина и инженерные полимеры. Он также синергетически используется в качестве элемента смеси для изменения характеристик других полиолефинов, таких как полипропилен и полиэтилен. Из-за своих специфических свойств он в основном используется в напорных трубах, гибкой упаковке, водонагревателях, компаундировании и клеях-расплавах.

Синтез

Изотактический ПБ-1 коммерчески синтезируется с использованием двух типов гетерогенных Катализаторы Циглера – Натта.[2] Первый тип катализатора содержит два компонента: твердый предварительный катализатор, δ-кристаллическую форму TiCl.3и раствор алюминийорганического сокатализатора, такого как Al (C2ЧАС5)3. Поддерживается второй тип предварительного катализатора. Активным ингредиентом катализатора является TiCl.4 а носитель - микрокристаллический MgCl2. Эти катализаторы также содержат специальные модификаторы, органические соединения, относящиеся к классам сложных эфиров или простых эфиров. Предварительные катализаторы активируются комбинациями алюминийорганических соединений и других типов органических или металлоорганических модификаторов. Двумя наиболее важными технологическими преимуществами катализаторов на носителе являются высокая производительность и высокая доля кристаллического изотактического полимера, который они производят при 70–80 ° C в стандартных условиях полимеризации.[3][4][5]

Характеристики

При нагревании до 190 ° C и выше ПБ-1 легко подвергается компрессионному формованию, литью под давлением, выдуванию на полые детали, экструзии и сварке. Он не трескается от напряжения.[сомнительный – обсуждать] Благодаря своей кристаллической структуре и высокой молекулярной массе PB-1 обладает хорошей устойчивостью к гидростатическому давлению, демонстрируя очень низкую ползучесть даже при повышенных температурах.[6] Он гибкий, хорошо сопротивляется ударам и имеет хорошее упругое восстановление.[2][7]

Изотактический полибутилен кристаллизуется в трех различных формах. Кристаллизация из раствора дает форму III с температурой плавления 106,5 ° C. При охлаждении из расплава образуется форма II с температурой плавления 124 ° C и плотностью 0,89 г / см.3. При комнатной температуре самопроизвольно превращается в форму-I с температурой плавления 135 ° C и плотностью 0,95 г / см.3.[1]

PB-1 обычно устойчив к химическим веществам, таким как детергенты, масла, жиры, кислоты, основания, спирт, кетоны, алифатические углеводороды и горячие полярные растворы (включая воду).[2] Он показывает более низкую стойкость к ароматическим и хлорированным углеводородам, а также к окисляющим кислотам, чем другие полимеры, такие как полисульфон и полиамид 6/6.[6] Дополнительные характеристики включают отличную стойкость к истиранию во влажном состоянии, легкую текучесть расплава (разжижение при сдвиге) и хорошее диспергирование наполнителей. Он совместим с полипропилен, этиленпропиленовые каучуки и термопласты эластомеры.

Некоторые свойства:[6]

Области применения

Системы трубопроводов

Основное применение PB-1 - гибкие системы напорных трубопроводов для распределения горячей и холодной питьевой воды, предварительно изолированные. районное отопление сети и системы панельного отопления и охлаждения. ISO 15876 определяет требования к характеристикам трубопроводных систем PB-1.[8] Наиболее яркими характеристиками являются свариваемость, термостойкость, гибкость и устойчивость к высокому гидростатическому давлению. Материал может быть классифицирован как PB 125 с минимально необходимой прочностью (MRS) 12,5 МПа. Другие особенности включают низкий уровень шума, низкое линейное тепловое расширение, отсутствие коррозии и известкового налета.

Системы трубопроводов PB-1 больше не продаются в Северной Америке (см. "Групповые иски и исключение из утвержденного строительного кодекса использования ", ниже). Общая доля рынка в Европе и Азии довольно мала, но трубопроводные системы PB-1 демонстрируют устойчивый рост в последние годы. На некоторых внутренних рынках, например, в Кувейте, Великобритании, Корее и Испании, PB-1 трубопроводные системы занимают прочные позиции.[7]

Пластиковая упаковка

Несколько марок PB-1 коммерчески доступны для различных применений и конверсионных технологий (экструзионная пленка, экструзионная пленка, экструзионная пленка). Есть две основные области применения:

  • Отслаиваемая, легко открывающаяся упаковка, в которой ПБ-1 используется в качестве компонента смеси, преимущественно с полиэтиленом, для обеспечения прочности и качества отслаивания, в основном в пищевой потребительской и медицинской упаковке.
  • Снижение температуры начала герметизации (SIT) высокоскоростной упаковки пленок на основе полипропилена. При смешивании ПБ-1 с полипропиленом можно достичь температуры термосваривания до 65 ° C, сохраняя широкое окно герметизации и хорошие оптические свойства пленки.

Клеи-расплавы

ПБ-1 совместим с широким спектром средство для повышения клейкости смолы. Он обеспечивает высокую когезионную и адгезионную прочность и помогает регулировать «открытое время» клея (до 30 минут) из-за его медленной кинетики кристаллизации. Улучшает термическую стабильность и вязкость клея.[9]

Компаундирование и суперконцентраты

ПБ-1 принимает очень высокие наполнитель загрузки свыше 70%. В сочетании с низкой температурой плавления он может использоваться в безгалогенных огнестойкий композиты или как маточная смесь носитель для термочувствительных пигментов. PB-1 легко диспергируется в других полиолефинах и при низкой концентрации действует как технологическая добавка, снижая крутящий момент и / или увеличивая производительность.

Другие приложения

Другие области применения включают бытовые водонагреватели, электрическую изоляцию, компрессионную упаковку, провода и кабели, подошвы для обуви и модификацию полиолефинов (термическое соединение, повышение мягкости и гибкости жестких составов, повышение термостойкости и деформации мягких составов при сжатии).

Экологическое долголетие

Сантехнические и отопительные системы из ПБ-1 используются в Европе и Азии более 30 лет. Первые эталонные проекты в системах централизованного теплоснабжения и теплых полов в Германии и Австрии с начала 1970-х годов все еще работают.[7]

Одним из примеров является установка труб PB-1 в Венском геотермальном проекте (1974), где агрессивная геотермальная вода распределяется при рабочей температуре 54 ° C и давлении 10 бар. Другие материалы труб в той же установке вышли из строя или корродировали, и тем временем были заменены.[7]

Международные стандарты устанавливают минимальные требования к характеристикам труб из ПБ-1, используемых в системах горячего водоснабжения. Стандартные методы экстраполяции позволяют прогнозировать срок службы более 50 лет при 70 ° C и давлении 10 бар.[7]

Групповые иски и исключение из утвержденного строительного кодекса использования

Водопровод из полибутилена использовался в нескольких миллионах домов, построенных в Соединенных Штатах примерно с 1978 по 1997 год. Проблемы с утечками и сломанными трубами привели к коллективный иск, Кокс против Shell Oil, который был урегулирован на 1 миллиард долларов.[10][11] Утечки были связаны с разложением полибутилена под воздействием хлорированной воды.[12]

Водопроводные трубы из полибутилена больше не принимаются строительными нормами США и стали предметом обсуждения[13] коллективных исков в Канаде и США[14][15] В Национальном кодексе сантехники Канады 1995 года полибутиленовые трубы указаны как приемлемые для использования, за исключением систем рециркуляции. Трубопровод был удален из списка допустимых для использования в выпуске стандарта 2005 года.[16]

Есть основания предполагать, что наличие хлор и хлорамин соединения в муниципальной воде (часто специально добавляемые для замедления роста бактерий) вызовут ухудшение внутренней химической структуры полибутиленовых трубопроводов и связанных с ними ацеталевых фитингов.[17] Реакция с хлорированной водой сильно ускоряется за счет растягивающее напряжение, и чаще всего наблюдается в материалах, испытывающих самые высокие механические нагрузки, например, при арматуре, резких изгибах и перегибах. Побеление материала под действием локальных напряжений обычно сопровождает и предшествует разложению полимера. В крайних случаях, эта химическая «коррозия», вызванная напряжением, может привести к сквозной перфорации и утечке в течение нескольких лет, но также может не выйти из строя в течение десятилетий. Фитинги с мягким компрессионным уплотнением могут обеспечить достаточный срок службы.[требуется дальнейшее объяснение ]

Потому что происходит химическая реакция воды с трубой. внутри трубу, часто бывает сложно оценить степень износа. Проблема может вызвать как медленные утечки, так и разрыв трубы без каких-либо предупреждений. Единственное долгосрочное решение - полностью заменить полибутиленовую сантехнику во всем здании.[18]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б c Марк Алджер, Марк С. М. Алджер (1997). Словарь по науке о полимерах. Springer. п. 398. ISBN  978-0-412-60870-4.
  2. ^ а б c d Чарльз А. Харпер (2006). Справочник по технологиям пластмасс: полное руководство по свойствам и характеристикам. McGraw-Hill Professional. п. 17. ISBN  978-0-07-146068-2.
  3. ^ Hwo, Charles C .; Уоткинс, Ларри К. Ламинированная пленка с повышенной прочностью на разрыв, Европейская заявка на патент EP0459742, дата публикации 12.04.1991
  4. ^ Бу-Деук Ким и другие. (2008) Патент США 7,442,489
  5. ^ Симидзу, Акихико; Итакура, Кейсуке; Оцу, Такаяки; Имото, Минору (1969). «Мономер-изомеризационная полимеризация. VI. Изомеризация бутена-2 с TiCl.3 или Al (C2ЧАС5)3–TiCl3 катализатор ». Журнал науки о полимерах, часть A: химия полимеров. 7 (11): 3119. Дои:10.1002 / pol.1969.150071108.
  6. ^ а б c d Фриман, Эндрю; Mantell, Susan C .; Дэвидсон, Джейн Х. (2005). «Механические характеристики полисульфона, полибутилена и полиамида 6/6 в горячей хлорированной воде». Солнечная энергия. 79 (6): 624–37. Дои:10.1016 / j.solener.2005.07.003.
  7. ^ а б c d е Полибутилен В архиве 30 ноября 2006 г. Wayback Machine
  8. ^ ISO 15876-1: 2003 iso.org
  9. ^ T.E. Роландо (1998). Клеи без растворителей. п. 35. ISBN  978-1-85957-133-0.
  10. ^ Hensler, Deborah R .; Пейс, Николас М .; Домби-Мур, Бонита; Гидденс, Бет; Гросс, Дженнифер; Моллер, Эрик К. (2000). «Судебные разбирательства по вопросам водопроводных труб из полибутилена: Кокс против Shell Oil". В Hensler, Дебора Р. (ред.). Дилеммы коллективного иска: преследование общественных целей ради личной выгоды. Санта-Моника, Калифорния: Институт гражданского правосудия РАНД. стр.375–98. ISBN  978-0-8330-2601-9.
  11. ^ Шнайдер, Мартин (21 ноября 1999 г.). "Проблема с трубой решается". Балтимор Сан.
  12. ^ Vibien, P .; Couch, J .; Oliphant, K .; Чжоу, Вт .; Zhang, B .; Чудновский, А. (2001). «Оценка характеристик материалов в хлорированной питьевой воде» (PDF). Книжный институт материалов. 759: 863–72. ISSN  1366-5510. также опубликовано как: Vibien, P .; Couch, J .; Oliphant, K .; Чжоу, Вт .; Zhang, B .; Чудновский, А. (2001). «Испытания на устойчивость к хлору материалов труб из сшитого полиэтилена». Слушания ANTEC 2001. Бока-Ратон: CRC Press. С. 2833–9. ISBN  978-1-58716-098-1.
  13. ^ Несбыточная мечта для многих - кошмар, Майами Геральд - 12 сентября 1993 г.
  14. ^ Урегулирование DuPont USA по групповым искам в Канаде
  15. ^ Устройство утечки из полибутиленовых водопроводных труб
  16. ^ «Полибутилен (Поли-В) напорный водопровод» (PDF). unicipalaffairs.alberta.ca. Правительство Альберты. 2012-01-06. Получено 2019-09-09.
  17. ^ Причина выхода из строя полибутиленовых труб и ацеталевых фитингов http://www.polybutylene.com/poly.html
  18. ^ «Полибутиленовые трубы». PropEx.com. Архивировано из оригинал на 2015-08-29. Получено 2015-07-17.

дальнейшее чтение